Enzyme und Verdauung

Enzymes and Digestion

Biologie Klasse 10 13 Aufgaben
BiologieEnzymeStoffwechselMenschlicher Körper

Die Kinder lassen Speichel auf Stärke wirken und weisen mit der Iodprobe nach, dass die Stärke verschwindet. Daran entwickeln sie das Schlüssel- Schloss-Modell: Das Enzym ist ein gefaltetes Protein, nur das passende Substrat bindet im aktiven Zentrum, und nach der Reaktion ist das Enzym unverändert für das nächste Molekül frei. Sie lesen Messreihen zu Temperatur (RGT-Regel: +10 °C etwa doppelt so schnell — bis zur Denaturierung) und pH (Pepsin bei pH 2, Amylase bei pH 7) und verfolgen den stufenweisen Abbau von Kohlenhydraten, Eiweißen und Fetten bis zur Resorption durch die gefaltete Dünndarmwand. Leitende Fehlvorstellungen: Enzyme würden verbraucht, seien Lebewesen, oder wärmer sei immer schneller (Bretz & Linenberger 2012). Enzyme kehren in Zellatmung und Stoffwechselregulation wieder; die Chemie nennt sie Katalysatoren.

Voraussetzungen (1)

Molekulargenetik
Klasse 10
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Leicht
Multiple Choice #1 10s â–¶ Testen

Welches Substrat passt in das aktive Zentrum der Amylase?

  • â—Ź Stärke
  • â—‹ EiweiĂź
  • â—‹ Fett
Enzyme sind substratspezifisch: Die Amylase spaltet nur Stärke (zu Maltose). Eiweiß braucht Proteasen wie Pepsin, Fett braucht Lipasen.
Wahr / Falsch #2 12s â–¶ Testen

Nach der Reaktion ist das Enzym verbraucht und muss neu gebildet werden.

âś“ Falsch
Ein Enzym geht unverändert aus der Reaktion hervor und bindet sofort das nächste Substratmolekül — ein einziges Molekül Amylase spaltet Tausende Stärkeketten.
Multiple Choice #3 10s â–¶ Testen

Wo beginnt die Verdauung der Stärke in einem Brötchen?

  • â—Ź im Mund
  • â—‹ im Magen
  • â—‹ im Dickdarm
Die Speichelamylase beginnt schon beim Kauen — deshalb schmeckt Brot, das man lange kaut, allmählich süß. Fortgesetzt wird der Abbau im Dünndarm.
Wahr / Falsch #4 10s â–¶ Testen

Enzyme sind winzige Lebewesen, die im Darm die Nahrung fressen.

âś“ Falsch
Enzyme sind Moleküle — Proteine, die von Zellen hergestellt werden. Sie leben nicht und vermehren sich nicht; sie beschleunigen nur Reaktionen.
LĂĽckentext #5 10s â–¶ Testen

Den Bereich des Enzyms, an den das Substrat bindet, nennt man aktives ___.

âś“ Antwort: Zentrum
Das aktive Zentrum ist eine Tasche, deren Form und Ladungen nur zum passenden Substrat passen — das Schloss zum Schlüssel.
Mittel
Multiple Choice #1 12s â–¶ Testen

Bei welcher Temperatur spaltet die Amylase aus menschlichem Speichel Stärke am schnellsten?

  • â—Ź 37 °C
  • â—‹ 70 °C
  • â—‹ 5 °C
Das Optimum liegt nahe der Körpertemperatur. Bei 5 °C ist die Reaktion langsam, bei 70 °C ist das Enzym denaturiert — seine Form und damit sein aktives Zentrum sind zerstört.
Multiple Choice #2 12s â–¶ Testen

Pepsin baut im Magen EiweiĂź ab. Bei welchem pH-Wert arbeitet es am besten?

  • â—Ź pH 2
  • â—‹ pH 7
  • â—‹ pH 12
Pepsin ist an die Magensäure angepasst. Im neutralen Dünndarm hört es auf zu arbeiten; dort übernehmen andere Proteasen wie das Trypsin.
Wahr / Falsch #3 15s â–¶ Testen

Speichel wird auf 90 °C erhitzt und wieder abgekühlt. Danach spaltet er Stärke genauso gut wie vorher.

âś“ Falsch
Hitze zerstört die räumliche Struktur des Enzyms dauerhaft, wie beim gekochten Ei. Abkühlen bringt die Faltung nicht zurück.
Multiple Choice #4 12s â–¶ Testen

In welcher Form gelangt das EiweiĂź einer Mahlzeit aus dem DĂĽnndarm ins Blut?

  • â—Ź als Aminosäuren
  • â—‹ als ganze EiweiĂźmolekĂĽle
  • â—‹ als Traubenzucker
Nur kleine Bausteine passen durch die Darmwand. Eiweiß wird stufenweise bis zu den Aminosäuren zerlegt, aus denen der Körper eigene Eiweiße baut.
Multiple Choice #5 20s â–¶ Testen

Glas A enthält Stärke und Speichel, Glas B Stärke und Wasser; beide stehen 10 Minuten bei 37 °C. In welchem Glas färbt Iodlösung blau-schwarz?

  • â—Ź nur in Glas B
  • â—‹ nur in Glas A
  • â—‹ in beiden Gläsern
Die Blaufärbung zeigt Stärke. In Glas A hat die Amylase sie gespalten; Glas B ist die Kontrolle ohne Enzym.
Multiple Choice #6 15s â–¶ Testen

Wie groß ist die innere Oberfläche des Dünndarms dank Falten, Zotten und Mikrovilli ungefähr?

  • â—Ź 30 m²
  • â—‹ 0,3 m²
  • â—‹ 3000 m²
Etwa 30 m², so viel wie ein halbes Badmintonfeld (Helander & Fändriks 2014; ältere Lehrbücher nennen 200 m²). Ein glattes Rohr gleicher Länge hätte nur rund ein Hundertstel davon.
Schwer
Multiple Choice #1 20s â–¶ Testen

Eine Enzymreaktion braucht bei 20 °C acht Minuten. Wie lange braucht sie ungefähr bei 30 °C, wenn das Enzym dabei noch nicht denaturiert?

  • â—Ź 4 Minuten
  • â—‹ 8 Minuten
  • â—‹ 16 Minuten
Nach der RGT-Regel verdoppelt sich die Geschwindigkeit etwa pro 10 °C — die Zeit halbiert sich. Das gilt nur unterhalb der Temperatur, ab der das Enzym denaturiert.
Multiple Choice #2 20s â–¶ Testen

Die Galle enthält keine Enzyme. Was bewirkt sie an einem Fetttropfen im Dünndarm?

  • â—Ź Sie zerteilt ihn in viele winzige Tröpfchen
  • â—‹ Sie spaltet ihn in Glycerin und Fettsäuren
  • â—‹ Sie wandelt ihn in Traubenzucker um
Die Galle emulgiert das Fett wie Spülmittel. Viele kleine Tröpfchen haben zusammen eine viel größere Oberfläche, an der die Lipase angreifen kann — gespalten wird erst durch das Enzym.